Realización experimental de un nadador en una esfera con motores accionados en un brazo articulado que gira libremente. - GEORGIA INSTITUTE OF TECHNOLOGY
Cuando humanos, animales o máquinas se mueven, siempre ejerce presión contra algo, ya sea suelo, aire o agua. Los físicos creían que esto era una constante, siguiendo la ley del impulso de conservación.
Ahora, investigadores del Instituto de Tecnología de Georgia han demostrado lo contrario: cuando existen cuerpos en espacios curvos, resulta que, de hecho, pueden moverse sin empujar contra algo.
Los hallazgos se publicaron en Proceedings of the National Academy of Sciences. En el artículo, un equipo de investigadores dirigido por Zeb Rocklin, profesor asistente en la Escuela de Física de Georgia Tech, creó un robot confinado a una superficie esférica con niveles sin precedentes de aislamiento de su entorno, de modo que estos efectos inducidos por la curvatura predominarían.
"Dejamos que nuestro objeto que cambia de forma se mueva en el espacio curvo más simple, una esfera, para estudiar sistemáticamente el movimiento en el espacio curvo", dijo Rocklin. "Aprendimos que el efecto predicho, que era tan contrario a la intuición que algunos físicos lo descartaron, de hecho ocurrió: a medida que el robot cambiaba de forma, avanzaba poco a poco alrededor de la esfera de una manera que no podía atribuirse a las interacciones ambientales".
Los investigadores se propusieron estudiar cómo se movía un objeto dentro de un espacio curvo. Para confinar el objeto en la esfera con una mínima interacción o intercambio de impulso con el entorno en el espacio curvo, dejaron que un conjunto de motores se movieran sobre pistas curvas como masas en movimiento. Luego conectaron este sistema de manera integral a un eje giratorio para que los motores siempre se muevan sobre una esfera. El eje estaba sostenido por cojinetes de aire y bujes para minimizar la fricción, y la alineación del eje se ajustó con la gravedad de la Tierra para minimizar la fuerza de gravedad residual.
A partir de ahí, mientras el robot continuaba moviéndose, la gravedad y la fricción ejercían ligeras fuerzas sobre él. Estas fuerzas se hibridaron con los efectos de la curvatura para producir una extraña dinámica con propiedades que ninguna podría inducir por sí sola. La investigación proporciona una demostración importante de cómo se pueden lograr espacios curvos y cómo desafía fundamentalmente las leyes físicas y la intuición diseñadas para el espacio plano. Rocklin espera que las técnicas experimentales desarrolladas permitan a otros investigadores explorar estos espacios curvos.
Si bien los efectos son pequeños, a medida que la robótica se vuelve cada vez más precisa, comprender este efecto inducido por la curvatura puede ser de importancia práctica, al igual que el ligero cambio de frecuencia inducido por la gravedad se volvió crucial para permitir que los sistemas GPS transmitan con precisión sus posiciones a los satélites orbitales. En última instancia, los principios de cómo se puede aprovechar la curvatura de un espacio para la locomoción pueden permitir que las naves espaciales naveguen por el espacio altamente curvado alrededor de un agujero negro.
"Esta investigación también se relaciona con el estudio 'Impossible Engine'", dijo Rocklin. "Su creador afirmó que podía avanzar sin ningún propulsor. Ese motor era de hecho imposible, pero debido a que el espacio-tiempo está ligeramente curvado, un dispositivo podría avanzar sin ninguna fuerza externa o emitiendo un propulsor, un descubrimiento novedoso".
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